[發(fā)明專利]一種熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810186474.8
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108359123B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙玲;許志美;劉濤;姚舜;宗原
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C08J9/16
• 分類號: C08J9/16;C08L23/06;C08L23/12;C08L75/04
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本發(fā)明公開了一種熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒及其制備方法，所述方法包括如下步驟：向噴動(dòng)床內(nèi)加入熱塑性聚合物珠粒，通入二氧化碳置換空氣；將噴動(dòng)床加熱至發(fā)泡溫度，繼續(xù)注射二氧化碳，使二氧化碳處于超臨界狀態(tài)；進(jìn)行二氧化碳循環(huán)，使床層內(nèi)熱塑性聚合物珠粒保持噴動(dòng)狀態(tài)；對噴動(dòng)床進(jìn)行泄壓，排去床層內(nèi)的超臨界二氧化碳，得到熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒。該方法降低了能量消耗，簡化了過程工序，降低了生產(chǎn)成本，縮短了發(fā)泡時(shí)間，提高了所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸均勻度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物發(fā)泡領(lǐng)域，具體為一種熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒及其制備方法。

背景技術(shù)

聚合物發(fā)泡材料是一種以聚合物為基體，氣體為分散相的氣/固兩相復(fù)合材料，因?yàn)槠洫?dú)特的微孔結(jié)構(gòu)能夠改善聚合物材料的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而使之具有質(zhì)量輕、熱導(dǎo)率低、隔熱與隔音性能優(yōu)異、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。上述優(yōu)勢也推動(dòng)了聚合物發(fā)泡材料的廣泛應(yīng)用，為航空航天、交通運(yùn)輸、新能源包裝、電器、運(yùn)動(dòng)器械等提供了輕質(zhì)基礎(chǔ)原材料。

目前熱塑性塑料發(fā)泡材料的成型工藝主要有擠出發(fā)泡成型、注塑發(fā)泡成型、珠粒模塑發(fā)泡成型以及模壓發(fā)泡成型等。然而，擠出發(fā)泡成型樣品二維受限，注塑發(fā)泡成型樣品倍率較低，而珠粒模塑發(fā)泡成型能夠得到三維超低密度發(fā)泡材料，拓寬發(fā)泡制品的應(yīng)用領(lǐng)域。目前珠粒模塑發(fā)泡比較成功的包括EPS、EPE、EPP、E-TPU。珠粒模塑發(fā)泡成型技術(shù)包含兩種不同的技術(shù)：預(yù)發(fā)泡珠粒生產(chǎn)技術(shù)和模壓熔接成型技術(shù)。首先通過預(yù)發(fā)泡珠粒生產(chǎn)技術(shù)制備出高倍率的熱塑性聚合物預(yù)發(fā)泡珠粒，再將預(yù)發(fā)泡珠粒輸送到模腔中，從模具上的通氣孔或通氣槽通入一定壓力的蒸汽，使珠粒再次膨脹并熔接成型，然后關(guān)閉蒸汽入口并卸去模腔壓力，發(fā)泡制品便進(jìn)一步膨脹至充滿整個(gè)型腔。珠粒模塑發(fā)泡成型技術(shù)可以制備異形發(fā)泡制品，提高了加工過程的能量利用效率，減少了邊角廢料的產(chǎn)生。

目前的珠粒模塑發(fā)泡成型中預(yù)發(fā)泡珠粒生產(chǎn)技術(shù)多采用高壓釜式制備技術(shù)，即將熱塑性聚合物顆粒、分散介質(zhì)去離子水、分散劑、表面活性劑一起加入高壓釜中，隨后通入二氧化碳置換釜內(nèi)空氣，初步調(diào)整壓力直至其穩(wěn)定，開始攪拌整個(gè)混合物體系，強(qiáng)化二氧化碳進(jìn)入聚合物基體的擴(kuò)散過程，對高壓釜進(jìn)行程序升溫加熱到適宜溫度后進(jìn)行保溫，注入二氧化碳至發(fā)泡壓力，保持高壓釜內(nèi)壓力一段時(shí)間，打開泄壓閥門，壓力變化所引起的熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)使聚合物基體和發(fā)泡劑發(fā)生了相分離，引發(fā)了氣泡的成核和生長，最終得到了膨脹的熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒。一次發(fā)泡得到的熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒需進(jìn)行干燥除去表面殘留的水分和各種有機(jī)助劑。高壓釜式珠粒發(fā)泡過程消耗能量過高，分散介質(zhì)和分散劑后續(xù)處理成本高，工序冗繁，生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本較高，并且所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸不均。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒的高壓釜式制備技術(shù)存在的能耗高、工序冗繁、生產(chǎn)成本高、飽和時(shí)間長、所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸不均的問題，從而提供了一種熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒及其制備方法，降低了能量消耗，簡化了過程工序，降低了生產(chǎn)成本，縮短了發(fā)泡時(shí)間，提高了所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸均勻度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒的制備方法，其包括如下步驟：向噴動(dòng)床內(nèi)加入熱塑性聚合物珠粒，通入二氧化碳置換空氣；將噴動(dòng)床加熱至發(fā)泡溫度，注射二氧化碳，使二氧化碳處于超臨界狀態(tài)；進(jìn)行二氧化碳循環(huán)，使床層內(nèi)熱塑性聚合物珠粒保持噴動(dòng)狀態(tài)；對噴動(dòng)床進(jìn)行泄壓，排去床層內(nèi)的超臨界二氧化碳，得到熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒。

本發(fā)明中，所述熱塑性聚合物珠粒可為本領(lǐng)域常規(guī)，例如聚乙烯珠粒、聚丙烯珠粒、熱塑性聚氨酯珠粒。

本發(fā)明中，所述熱塑性聚合物珠粒的平均直徑較佳的為2～4mm。

本發(fā)明中，所述熱塑性聚合物珠粒的裝載體積不超過所述噴動(dòng)床的床層體積的50％。

本發(fā)明中，所述加熱可為本領(lǐng)域常規(guī)的程序控溫加熱，加熱速率為1～10℃/min。